- Nhiệt động lực học là gì?
- Hệ thống nhiệt động lực học
- Các định luật nhiệt động lực học
- Nhiệt động lực học hóa học
Chúng tôi giải thích nhiệt động lực học là gì và hệ thống nhiệt động lực học bao gồm những gì. Ngoài ra, các định luật của nhiệt động lực học là gì.
Nhiệt động lực học là gì?
Nó được gọi là nhiệt động lực học (từ tiếng Hy Lạp phích nước, "Nhiệt" và máy nổ, "Sức mạnh, sức mạnh") cho nhánh của thuộc vật chất nghiên cứu các hoạt động cơ học của nhiệt và các dạng năng lượng tương tự khác. Nghiên cứu của ông tiếp cận các đối tượng như các hệ thống vĩ mô thực, thông qua Phương pháp khoa học và lập luận suy diễn, chú ý đến các biến số bao quát như Sự hỗn loạn, năng lượng bên trong hoặc âm lượng; cũng như các biến không mở rộng như nhiệt độ, các Sức ép hoặc tiềm năng hóa học, trong số các loại cường độ khác.
Tuy nhiên, nhiệt động lực học không đưa ra cách giải thích các đại lượng mà nó nghiên cứu, và đối tượng nghiên cứu của nó luôn là hệ thống ở trạng thái cân bằng, tức là những vật mà các đặc tính của nó có thể xác định được bởi các yếu tố bên trong chứ không phải do ngoại lực tác động lên chúng. Vì lý do đó, hãy xem xét rằng Năng lượng chỉ có thể được trao đổi từ hệ thống này sang hệ thống khác dưới dạng nhiệt hoặc từ Công việc.
Nghiên cứu chính thức về nhiệt động lực học bắt đầu nhờ Otto von Guericke vào năm 1650, một nhà vật lý và luật học người Đức, người đã thiết kế và chế tạo máy bơm chân không đầu tiên, bác bỏ Aristotle và châm ngôn của ông rằng "thiên nhiên ghét chân không" với các ứng dụng của ông. Sau phát minh này, các nhà khoa học Robert Boyle và Robert Hooke họ đã tinh chỉnh hệ thống của mình và xem xét mối tương quan giữa áp suất, nhiệt độ và thể tích. Do đó đã sinh ra các nguyên lý của nhiệt động lực học.
Hệ thống nhiệt động lực học
Hệ thống nhiệt động lực học được hiểu là một phần của vũ trụ, vì mục đích nghiên cứu, được tách biệt về mặt khái niệm với phần còn lại và cố gắng hiểu một cách tự chủ. Ghi lại những cách thức mà năng lượng thay đổi hoặc được bảo toàn, đồng thời, sự trao đổi của nó đối với vấn đề và / hoặc năng lượng với môi trường hoặc với các hệ thống tương tự khác (nếu có). Do đó, nó là một phương pháp nghiên cứu nhiệt động lực học.
Tiêu chí chính để phân loại các hệ thống này là dựa trên mức độ cách ly của chúng với môi trường, do đó phân biệt giữa:
- Hệ thống mở. Những thứ tự do trao đổi năng lượng và vật chất với môi trường của chúng, như hầu hết các hệ thống đã biết đều làm trong cuộc sống hàng ngày. Ví dụ: một chiếc ô tô. Một tay anh ấy nhiên liệu và nó trở lại môi trường khí Và nhiệt.
- Hệ thống khép kín. Những thứ trao đổi năng lượng với môi trường của chúng, nhưng không quan trọng. Đây là những gì xảy ra với một vật chứa kín, chẳng hạn như lon, có nội dung là bất biến, nhưng mất nhiệt vớithời tiết, tiêu tán nó vào không khí xung quanh nó.
- Hệ thống biệt lập. Những chất đó, ở một mức độ nhất định, không trao đổi năng lượng hoặc vật chất với môi trường. Tất nhiên, không có hệ thống cách nhiệt hoàn hảo nào, nhưng ở một mức độ nào đó vẫn có: một cái phích có chứa Nước uống nóng sẽ bảo toàn nhiệt độ của nó trong một thời gian, đủ để giữ nó cách nhiệt trong một thời gian.
Các định luật nhiệt động lực học
"Định luật 0" được diễn đạt một cách logic như thế này: nếu A = C và B = C, thì A = B.
Nhiệt động lực học được điều chỉnh bởi những gì được thiết lập trong bốn nguyên tắc hoặc định luật cơ bản của nó, được xây dựng bởi các nhà khoa học khác nhau trong suốt lịch sử của nó. kỷ luật. Các nguyên tắc hoặc luật đã nói là:
- Nguyên tắc đầu tiên, hoặc Định luật bảo toàn năng lượng. Nó nói rằng tổng lượng năng lượng trong bất kỳ hệ thống vật chất nào bị cô lập với môi trường của nó sẽ luôn bằng nhau, mặc dù nó có thể được chuyển hóa từ một dạng năng lượng sang nhiều dạng năng lượng khác nhau. Nói một cách ngắn gọn hơn: "Năng lượng không thể được tạo ra hoặc bị phá hủy, chỉ được chuyển hóa."
- Nguyên tắc thứ ba, hay Luật về độ không tuyệt đối. Nó chỉ ra rằng entropy của một hệ thống được đưa về độ không tuyệt đối sẽ luôn là một hằng số xác định. Điều này có nghĩa là khi đạt đến độ không tuyệt đối (-273,15 ° C hoặc 0 K), các quá trình của hệ thống vật lý dừng lại và entropi có giá trị nhỏ nhất không đổi.
- Nguyên lý số không hay Định luật cân bằng nhiệt. Nó được gọi là "luật số không" bởi vì, mặc dù nó là luật cuối cùng được thực hiện, nhưng các giới luật cơ bản và cơ bản mà nó thiết lập được ưu tiên hơn ba luật còn lại. Nó ra lệnh rằng “nếu hai hệ thống ở cân bằng nhiệt độc lập với hệ thứ ba, chúng cũng phải cân bằng nhiệt với nhau ”.
Nhiệt động lực học hóa học
Nhiệt động lực học hóa học là một lĩnh vực nghiên cứu riêng biệt, tập trung vào mối tương quan giữa nhiệt và công, và phản ứng hoá học, tất cả đều được đóng khung trong những gì được thiết lập bởi các nguyên tắc của nhiệt động lực học. Đó là, nó nói về việc áp dụng các định luật nhiệt động lực học, đặc biệt là hai định luật đầu tiên, vào thế giới của các phản ứng giữa các chất và Các hợp chất, để có được cái gọi là "phương trình Gibbs cơ bản", chi phối cách thức năng lượng hóa học chứa trong các hợp chất khác nhau thay đổi và được truyền đi, hoặc mức độ entropi của vũ trụ mỗi khi phản ứng tự phát xảy ra.